实验一 常用元器件的识别与简单测试

一.实验目的

(1) 掌握元器件的基本知识,能识别不同元器件的种类、规格及用途,熟悉常用元器件电气

参数。

(2) 掌握元器件的伏安特性的测试方法,熟悉替代法测量回路电流的方法。

(3) 掌握电阻串联分压电路、电阻并联分流电路的特性以及测量电压、电流的方法。

二、 实验仪器和器材

1.实验仪器

直流稳压电源型号:IT6302

台式多用表型号:UT805A

2.实验( 箱) 器材

电路实验箱

元器件:电阻(1/2W:100Ω、470Ω、1k、4.7k、10k, 1/4W:470Ω );二极管(1N4148);电容(0.1μF、4.7μF、47μF)

三、实验原理

  1. 常用元器件的识别与简单测试

电子元器件根据封装和安装形式可分不同类 :如分立器件与集成器件、直插式器件与表面安装器件;根据电气特性可分不同类:如有源器件与无源器件、线性器件与非线性器件。

无源器件是指没有电压、电流或功率放大能力的元器件,如电阻、电容、电感、二级管等。

有源器件是指有电压、电流或功率放大作用的器件,如三极管、场效应管、运算放大器等。有源器件正常工作的基本条件是必须向器件提供相应的电源,如果没有电源,器件将无法工作。

选用电子器件应熟悉其种类、特点、性能、指标、用途及使用方法。

常用种类:电阻器、电位器、电容器、电感器、二级管、三极管、场效应管、数码管和运算放大器等。

常用元器件的种类、规格、用途及参数

标称在元器件上的值称为标称值,常用文字符号直接标注和色码标注,选用元器件根据标称值及允许偏差范围选定参数,实际值可用仪表测得。

2 .元器件的伏安特性

加在元器件两端的电压V与元器件的电流I之间的关系曲线—伏安特性曲线。

测试伏安特性曲线:点测法,扫描法

电流测量方法:直接测量,替代法间接测量

二极管是非线性器件,正向和反向伏安特性都是非线性的且是不对称的:

3.测量方法测量误差  

a. 测量内容

    能量测量:电压、电流、功率、电场强度

    电路参数:电阻、电容、电感、阻抗

    信号特性参数:频率周期、相位、调制系数

    特性曲线:伏安特性、幅频特性、相频特性

    性能特性:放大倍数、通频带、灵敏度、信噪比

b.测量方法

    直接测量法: 测量结果直接显示出数值

    间接测量法: 先测量与被测量有一定关系的量,再  推算出                   

    组合测量: 列出数个被测量方程式,通过联立方程 组求解

c.测量及发生信号仪器

    信号发生器:函数信号发生器、任意波形发生器

电压测量:指针、数字电压(伏特、毫伏)表

电流测量:指针、数字电流(安倍、毫 安)表

信号波形及参数测量:模拟、数字示波器

信号分析:频谱仪 、信号分析仪

电路参数测量:扫频仪、网络分析仪

模拟电路特性分析测试:电 桥、晶体管特性测试仪                          

数字电路特性分析测试:逻辑分析仪

d.测量仪器技术指标

准确度、量程、分辨率、频率范围、输入阻抗等

f.测量误差

     测量误差是测量值与真值(被测量的真实值)然误差和粗大误差,用绝对误差和相对             误差表示。

绝对误差:

绝对误差可由仪表的准确度等级及量程计算得到:

容许误差:相对误差和绝对误差结合表示(电子测量仪器)如准确度为a%±n的数字多    用表测量值为X:

测量误差如测量电阻显示99.002Ω(5位半多用表准确度0.02%±6,用200Ω档)则:

减小测量误差:测量方法,选用仪表,量程合适,校正, 多次测量等  

4 .多用表、直流稳压电源使用

a.多用表

多用表(万用表)的种类:指针式和数子表

多用表功能:测量电阻直流交流电压、电流、通断、电容、二极管、三极管,温度、频率等。

多用表测量的准确度:位数(3位半、5位半),误差等级。

多用表使用注意:功能旋转开关及量程选择、表笔位置:

测量电压、电阻、二极管、通断等:红表笔插入VΩ端,黑表笔插入公共端COM。(数子表红表笔内部接+,黑表笔接-)

注意:元器件测量参数时不能外接电源电路。

测量电流:红表笔插入A或mA端口,黑表笔插入公共端口COM(此时仪表内阻为0),测量时要断开被测电路后将表笔串入断开的两点。

注意:不能并接被测电路,并正确选量程及端口。、

b.直流稳压电源

工作原理: 线性直流稳压源与开关稳压电源。

主要技术指标: 额定功率、输入电压、(几组)输出电压及输出电流等;特性指标:稳压系数、输出电阻、纹波电压等质量指标。

使用注意:

    输出几组电压,每组是否独立;每组最大电压及电流是多少;电压设定及调整方法、允许最大输出电流设定方法。

空载时输出端口电压等于设定电压,加负载时,由于输出电阻的影响,输出端口电压小于设定电压值。  

四.实验内容,操作步骤

实验内容:

用万用表检验、测量电阻、及二极管、串联电路,并联电路。

① 测电阻实验:读出实验箱器件库电阻器的标称值,用万用表测量出实际电阻值。

②测二极管实验:用万用表判断实验箱器件库二极管的好坏;检测二极管的正负极、正 向压降。

③ 根据替代法测定电阻的伏安特性。

④根据替代法测定二极管的伏安特性。

⑤ 根据串并联电路的特点进行串、并联电路的测定电流电压。

操作步骤:

① 把万用表两段的表笔接在电阻的正向两侧,调整万用表到测定电阻部分,分别接在 100 Ω,470Ω,1KΩ,10kΩ,测定实验电阻。

② 要测定两次,第一次把万用表调整到测定电压部分,接在 1N41487 和 1N4007 二极管 正向端测定正向压降,之后调整万用表到电阻,反接表笔,测定反向电阻。

③ 把两个电压表按照串联电路图接入电路,运用替代法把电压分别调整到 0,0.5V,1V,1.5V,2V,3V,6V,测定两个电压,之后运用欧姆定律进行运算即可得出 Rx 的电压和电流,绘制伏安特性曲线。

④ 把两个电压表按照并联电路图接入电路,运用替代法把电压分别调整到 0,0.3V,0.5V, 0.7V,1V,2V,3V,6V,测定两个电压,之后运用欧姆定律进行运算即可得出 Rx 的电 压和电流,绘制伏安特性曲线。

五.实验数据,现象(结果)记录

测定电阻

测定电容

二极管的检测

(4)电阻伏安曲线:

(5) 二极管伏安曲线DX(1N4148),r:100

 

(6)验证极限数

六.实验分析,结论,体会

实验分析及结论:

电阻伏安特性曲线:

实验结论:电阻是线性电阻元件。线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线,电压与电流的关系,符合欧姆定律。线性电阻元件的阻值 R 为常数,与元件两端的电压 U 和通过该元件的电流 I 无关。

二极管伏安特性曲线(正向):

实验结论:二极管是非线性电阻元件。非线性电阻元件的伏安特性曲线不是一条经过坐标原 点的直线,其阻值 R 不是常数,即在不同的电压作用下,电阻值是不同的。

总结:

1、选用不同档位测量,计算相对误差。分析:减小测量误差应选择合适的量程。

2、二极管为非线性器件且正向和反向的伏安特性不对称。

3、元器件工作超过极限参数时会发热损坏。

4、选用电阻器时应考虑它的用途,比如熔断电阻器,选用时应考虑其双重性能,根据电路的具体要求选择其阻值和功率等参数。既要保证它在过负荷时能快速熔断,又要保证它在正常条件下能长期稳定的工作。电阻值过大或功率过大,均不能起到保护作用。

思考:

选用电阻器时应注意哪些指标

当选用电阻器时,一般只考虑标称阻值、额定功率、阻值误差这三项参数,其他参数只在有特殊要求时才考虑。 (1)电阻器的标称阻值:REF01EZ 标示在电阻器上的电阻值称电阻器的标称阻值,国家对电阻器的标称阻值有统一规定。 (2)额定功率:在标准大气压和一定的环境温度下,电阻器长期连续负荷而不改变其性能的允许功率,称为额定功率。 (3)最大工作电压:电阻器在正常工作的条件下,两端所能承受的最大电压值称为最大工作电压。阻值较大的电阻器,当工作电压过高时,虽然损耗功率未超过规定值,但电阻器内部还可能发生电弧火花放电,而使电阻器损坏变质。

选用电容器时应考虑哪些因素:

  1. 容量
    2.耐压
    3.精度(允差)
    4.电容的规格
    5.温度特性
    6.电容的属性

线性电阻和非线性电阻有何区别及共同点

线性电阻例如普通色环电阻,阻值是相对不变的.非线性电阻,例如压敏电阻,阻值是随电压变化而变化。

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